Bài giảng điều hòa không khí ô tô - Đại học chính quy

CHƯƠNG

I:

TỔNG

QUAN

VỀ
HỆ

THỐNG

ĐIỀU

HÒA

KHÔNG

KHÍ

TRÊN

Ô

TÔ
1.1 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô.
1. Máy nén.
2. Giàn nóng.
3. Phin lọc.

4. Van tiết lưu.
5. Giàn lạnh.
6. Bình tích lũy.
7. Két sưởi.
8. Quạt gió.
Điều hòa không khí là một trang bị tiện nghi thông dụng trên ô tô. Nó có cá
c
chức năng sau:
+ Điều khiển nhiệt độ không khí trong xe.
+ Duy trì độ ẩm và lọc gió.
+ Loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như: hơi nước, băng đọng trên mặt kính.
1.1.1. Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe.
a. Chức năng sưởi ấm.
Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của két sưởi
Người ta dùng két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí tron
g
xe.

Két

sưởi

lấy

nước

làm

mát

đã

được

hâm

nóng

bởi

động

cơ

này

để

làm

nón
g
không

khí

trong

xe

nhờ

quạt

gió.

Nhiệt

độ

của

két

sưởi

vẫn

còn

thấp

cho

đến

kh
i
1
nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không là

m
việc như một bộ sưởi ấm.
b. Chức năng làm mát.
Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh.
Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đư
a
vào khoang xe. Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩ
y
môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh
.
Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào tron
g
xe.
Như vậy,việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm má
t
động cơ còn việc làm mát không khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh. Hai chức năn
g
này hoàn toàn độc lập với nhau.
1.1.2. Chức năng hút ẩm và lọc gió.
a. Chức năng hút ẩm.
Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không kh
í
sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là không khí s
ẽ
được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe. Nước đọng lại thành sương trên cá
c
cánh tản nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được đưa ra ngoài xe thông qu
a
vòi dẫn.
b. Chức năng lọc gió.

Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của hệ thống điều hòa không khí để làm sạc
h
không khí trước khi đưa vào trong xe.
Gồm hai loại:
Bộ lọc chỉ lọc bụi.
Bộ lọc lọc bụi kết hợp khử mùi bằng than hoạt tính.
2
Hình 1.4 : Bộ lọc không khí.
Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi.
1.1.3. Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn.
Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao. Hơi nước sẽ đọn
g
lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái. Để khắc phục hiện tượng nà
y
hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt kính để làm ta
n
hơi nước.
1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô được phân loại theo vị trí lắp đặt và the
o
phương thức điều khiển.
1.2.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt.
a. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.
Ở

loại

này,

giàn

lạnh

được

gắn

sau

bảng

đồng

hồ.

Gió

từ

bên

ngoài

hoặ
c
không

khí

tuần

hoàn

bên

trong

được

quạt

giàn

lạnh

thổi

qua

giàn

lạnh

rồi

đẩy

và
o
trong khoang xe.

Kiểu này được dùng phổ biến trên các xe con 4 chỗ, xe tải
3
Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.
b. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe. (Kiểu kép)
Kiểu

giàn

lạnh

này

là

sự

kết

hợp

của

kiểu

phía

trước với

giàn

lạnh

phía

sa
u
được đặt trong khoang hành lý. Cấu trúc này cho không khí thổi ra từ phía trước hoặ
c
từ

phía

sau.

Kiểu

kép

cho

năng

suất

lạnh

cao

hơn

và

nhiệt

độ

đồng

đều

ở

mọi

nơ
i
trong xe.
Loại này được dùng phổ biến trên các loại xe 7 chỗ
Hình 1.7 : Kiểu giàn lạnh kép.
c. Kiểu kép treo trần.
Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hòa có giàn lạnh phía trước kết hợp vớ
i
giàn lạnh treo trên trần xe. Kiểu thiết kế này giúp tăng được không gian khoang x
e
nên thích hợp với các loại xe khách.
4
Hình 1.8: Kiểu kép treo trần.
1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển.
a. Phương pháp điều khiển bằng tay.
Phương pháp này cho phép điều khiển bằng cách dùng tay để tác động và

o
các công tắc hay cần gạt để điều chỉnh nhiệt độ trong xe. Ví dụ: công tắc điều khiể
n
tốc độ quạt, hướng gió, lấy gió trong xe hay ngoài trời
Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa cơ trên xe Ford
b.Phương pháp điều khiển tự động.
Điều

hòa

tự

động

điều

khiển

nhiệt

độ

mong

muốn

thông

qua

bộ

điều

khiể
n
điều hòa ( ECU A/C). Nhiệt độ không khí được điều khiển một cách tự động dựa và
o
tín hiệu từ các cảm biến gửi tới ECU. VD: cảm biến nhiệt độ trong xe, cảm biến nhiệ
t
độ môi trường, cảm biến bức xạ mặt trời…
5
Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Toyota Camry
1.3. LÝ THUYẾT LÀM LẠNH
1.3.1. Cơ sở lý thuyết căn bản của hệ thống điều hòa không khí.
Quy trình làm lạnh được mô tả như một quá trình tách nhiệt ra khỏi vật thể
.
Đây cũng là mục đích chính của hệ thống làm lạnh.
Vì vậy, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sa
u
đây:
+ Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp.
+ Khi chất khí bị nén nhiệt độ của nó sẽ tăng.
+ Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ làm phân bố nhiệt ra vùng xung quanh v
à
nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống.
+ Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó.
+ Một lượng nhiệt sẽ được hấp thụ khi chất lỏng thay đổi trạng thái biến thàn
h
hơi.

Tất cả các hệ thống điều hòa không khí ô tô đều được thiết kế dựa trên cơ sở l
ý
thuyết của ba đặc tính căn bản: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt, áp suất và điểm sôi.
+ Dòng nhiệt: Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến những nơi có nhiệ
t
độ thấp hơn.
Ví dụ: Một vật nóng 30
0
F được đặt cạnh một vật nóng có nhiệt độ 80
0
F thì vậ
t
nóng

80
0
F

sẽ

truyền

nhiệt

cho

vật

30
0

F.

Sự

chênh

lệch

nhiệt

độ

càng

lớn

thì

dòn
g
nhiệt lưu thông càng mạnh.
Sự truyền nhiệt có thể được truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kế
t
hợp giữa ba cách trên.
- Dẫn nhiệt: Là sự truyền nhiệt có hướng trong một vật hay giữa hai vật thể kh
i
chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ khi ta nung nóng một đầu thanh thép thì đầ
u
kia dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt.
-

Sự

đối

lưu:

Là

sự

truyền

nhiệt

thông

qua

sự

di

chuyển

của

dòng

chất

kh
í
(chất lỏng) được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể khá
c
nhờ khối không khí trung gian bao quanh nó (Khi khối không khí được nung nón
g
bởi một nguồn nhiệt, không khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể nguộ
i
hơn

và

làm

nóng

vật

thể

này).

Khí

nóng

luôn

di

chuyển

lên

trên

và

khí

lạnh

chì
m
6
xuống dưới tạo thành vòng luân chuyển khép kín. Quy trình này được gọi là đối lư
u
tự nhiên. Đối lưu nhiệt cũng có thể bị tác động cưỡng bức bởi gió hoặc dùng quạt.
- Sự bức xạ: Là sự phát và truyền nhiệt dưới dạng các tia hồng ngoại, mặc d
ù
giữa các vật không có không khí hoặc không tiếp xúc với nhau. Ta cảm thấy ấm kh
i
đứng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh sáng đèn sợi đốt khi ta đứng gần nó. Đ
ó
là bởi nhiệt của mặt trời hay của đèn sợi đốt được biến thành các tia hồng ngoại v
à
khi các tia này chạm vào một vật nó sẽ làm cho các phần tử của vật đó chuyển động
,
gây cho ta cảm giác nóng. Tác dụng truyền nhiệt này gọi là sự bức xạ.

+ Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: Thể lỏng
,
thể rắn, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của một vật thể, cần phải truyền cho nó mộ
t
lượng nhiệt nhất định. Ví dụ: Khi ta hạ nhiệt độ của nước xuống 32
0
F (0
0
C) thì nướ
c
đóng

băng

thành

đá.

Nó

đã

thay

đổi

trạng

thái

từ

thể

lỏng

sang

thể

rắn.

Nếu

nướ
c
được đun tới 212
0
F (100
0
C), nước sẽ sôi và bốc hơi chuyển từ thể lỏng sang thể khí.
Ví dụ: Khối nước đá đang ở nhiệt độ 32
0
F ta đun nóng cho nó tan ra, nhưn
g
nước đá đang tan vẫn giữ nhiệt độ là 32
0
F. Đun nước nóng đến 212
0
F thì nước sôi

,
nhưng

khi

ta

tiếp

tục

đun

nữa

nước

sẽ

bốc

hơi

và

nhiệt

độ

đo

được

vẫn

là

212
0
F
(100
0
C)

chứ

không nóng hơn

nữa.

Lượng

nhiệt được hấp

thu

trong

nước

sôi,

tron
g
nước đá để làm thay đổi trạng thái của nước được gọi là nhiệt ẩn.
- Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng trong hệ thống điều hò
a
không khí. Khi tác động áp suất lên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sôi củ
a
chất lỏng này. Áp suất càng lớn điểm sôi càng cao có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏn
g
sôi cao hơn so với mức bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vậ
t
chất thì điểm sôi của vật chất đó sẽ bị giảm xuống. Ví dụ điểm sôi của nước ở nhiệ
t
độ bình thường là 100
0
C. Điểm sôi này có thể tăng cao hơn bằng cách tăng áp suấ
t
trên chất lỏng đồng thời cũng có thể hạ thấp điểm sôi bằng cách giảm bớt áp suất trê
n
chất lỏng hay đặt chất lỏng trong chân không. Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước
,
áp suất cũng có tác dụng như thế.
1.3.2. Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn.
a. Đơn vị đo nhiệt lượng:
Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta dùng đơn vị BTU
.
Nếu cần đun nóng một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 1
0

F (0,55
0
C) thì phải truyề
n
cho

nước

1

BTU

nhiệt.

Năng

suất

của

một

hệ

thống

lạnh

ô

tô

được

định

rõ

bằn
g
BTU/giờ,

vào

khoảng

12000

đến

24000

BTU/giờ

(1

BTU

=

0,252

kcal

=

252

cal)
,
(1kcal =4,187 kJ).
b. Môi chất lạnh:
Môi chất lạnh hay còn gọi là ga lạnh. Trong hệ thống điều hòa không khí n
ó
phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 32
0
F (0
0
C) để có thể bốc hơi v
à
hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
+ Môi chất lạnh phải hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chấ
t
bền vững có khả năng di chuyển thông suốt trong hệ thống và không gây ăn mòn ki
m
loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa được sử dụng để chế tạo.
+ Môi chất lạnh phải đảm bảo không gây độc hại, không cháy nổ và không gâ
y
ô nhiễm môi trường khi nó xả vào khí quyển.

7
* Môi chất lạnh R-12
Môi chất lạnh R-12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa
học
là

CCl
2
F
2
(CFC).

Nó

là

một

chất

khí

không

màu,

nặng

hơn

không

khí

bốn

lần

ở

30
0
C
,
có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sôi là -21,64

0
F (-29,8
0
C), áp suất hơi trong bộ bốc
hơi
là 30 (PSI) và trong bộ ngưng tụ là 150 ÷ 300 (PSI), có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi l
à
70 BTU/ 1Pound.
R-12 rất dễ hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng
với
các kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tính c
ó
khả năng lưu thông xuyên suốt trong hệ thống ống dẫn nhưng không bị giảm thiể
u

hiệu suất. Chính những đặc điểm này đã làm cho R-12 được xem là chất làm lạnh
lý
tưởng để sử dụng trong hệ thống điều hòa ô tô.
Tuy nhiên, khi người ta nghiên cứu đã phát hiện ra rằng R-12 có đặc tính
phá
hủy tầng ôzon và gây nên hiệu ứng nhà kính, do các phân tử R-12 có thể bay lên
khí
quyển

trước

khi

phân

giải.

Tại

đây,

nguyên

tử

clo

tham

gia

phản

ứng

hóa

học

vớ
i
nguyên

tử

0
3
trong

tầng

ôzon

khí

quyển.

Chính

điều

này

đã

làm

phá

hủy

tầng

ozo
n
của khí quyển. Do đó ngày nay môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu
hành
trên thị trường.
Hình 1.11: Sự phá hủy tầng ozon của R-12
* Môi chất lạnh R- 134a.
Môi

chất

lạnh

R-134a

có

công

thức

hóa

học

là

CF
3
-CH
2
F

(HFC).

Do

trong
thành phần hợp chất không có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành côn
g
nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất
lạnh
R-134a.
Môi chất R-134a có điểm sôi là -15,2
0
F (-26,9
0

C), và có lượng nhiệt ẩn
để
bốc hơi là 77,74 BTU/Pound. Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên
hiệu
suất của R-134a không bằng R-12. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng
môi
chất

lạnh

R-134a

phải

được

thiết

kế

với

áp

suất

bơm

cao

hơn,

đồng

thời

phải

tăng
lượng không khí giải nhiệt qua giàn nóng . Ngoài ra R-134a còn có nhược điểm
nữa
đó là không kết hợp được với dầu bôi trơn ở hệ thống R-12.
8
Hình 1.12: Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a.
Đồ thị đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a mô tả mối quan
hệ
giữa áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh R-134a. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của R-
134a
ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp suất biểu diễ
n
R-134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn R-
134a
ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở thể khí có thể chuyển sang thể lỏng bằng cách tăng á
p
suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi á
p
suất. Ngược lại ga lỏng có thể chuyển sang ga khí bằng cách giảm áp suất mà khôn
g
cần thay đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất.
Như vậy, khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không

khí
bằng môi chất lạnh R-134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống điều hòa
nếu
nó không phù hợp với R-134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất khử ẩm
của
hệ

thống. Dầu

bôi

trơn

chuyên

dùng

với môi chất

lạnh R-134a là các chất

bôi

t
rơn
tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE). Ta có thể phân biệt đượ
c
giữa hai môi chất lạnh R-12 và R-134a vì thông thường nó được ghi rõ và dán
trên
các bộ phận chính của hệ thống.

Hình1.13: Ga lạnh R134a

của hệ thống điều hòa
c. Dầu bôi trơn.
Chức năng: Dầu bôi trơn trong hệ thống điều hòa được hòa trộn với môi chấ
t
lạnh sẽ lưu thông khắp nơi trong hệ thống nhằm bôi trơn, tránh mài mòn và két cứn
g
các chi tiết.
9
Yêu

cầu:

Dầu

bôi

trơn

phải

tinh

khiết

không

được

sủi

bọt,

không

lẫn

lư
u
huỳnh, không mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Khi bị lẫn tạp chất nó có màu nâu đen
.
Vì vậy nếu phát hiện dầu bôi trơn trong hệ thống đổi sang màu nâu đen thì dầu đã b
ị
nhiễm bẩn. Cần phải xả sạch và thay dầu mới theo đúng chủng loại và dung lượn
g
quy định. VD: Dầu Clavus (32, 46, 68, 100); Dầu Emkarate…
Hình1.14: Dầu bôi trơn máy nén
1.4.

CẤU

TẠO,

NGUYÊN

LÝ

HOẠT

ĐỘNG

CHUNG

CỦA

HỆ

THỐNG

ĐIỆ
N
LẠNH TRÊN Ô TÔ.
1.4.1. Chu trình làm lạnh cơ bản .
Hình 1.15: Sơ đồ chu trình làm lạnh cơ bản.
Hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây:
Môi chất lạnh ở thể hơi được bơm từ máy nén (Compressor) dưới áp suất v
à
nhiệt độ bốc hơi cao đến giàn nóng (condenser) .
Tại giàn nóng, nhờ quạt giàn nóng thổi mát, môi chất thể hơi ngưng tụ thàn
h
thể lỏng dưới áp suất cao, nhiệt độ cao.
10
Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục lưu thông đến phin lọc (Receiver - driver), tạ
i
đây môi chất lạnh được lọc sạch nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất.
Môi

chất

lạnh

từ

phin

lọc

được

đưa

tới

van

bốc

hơi

(Expansion

Valve).

Tạ
i
đây một lượng môi chất dạng sương có nhiệt độ thấp và áp suất thấp được điề
u
tiết để đưa vào giàn lạnh.
Tại giàn lạnh (Evaporator), quá trình bốc hơi của môi chất đã hấp thụ nhiệt củ

a
giàn lạnh để làm lạnh giàn lạnh. Vì vậy, khi gió được thổi qua giàn lạnh nó s
ẽ
được làm mát trước khi đi vào trong xe.
Sau

khi

qua

giàn

lạnh,

môi

chất

ở

thể

hơi

có

áp

suất

và

nhiệt

độ

thấp

đượ
c
chuyển về máy nén kết thúc một chu trình làm lạnh.
1.4.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của các chu trình làm lạnh.
a. Chu trình làm lạnh kiểu 1.
Hình 1.16: Sơ đồ minh họa hệ thống điện lạnh có một giàn lạnh
Đặc điểm:
Hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 1 có một giàn lạnh, một phin lọ
c
và một van bốc hơi. Trong đó van bốc hơi có khả năng điều tiết lượng ga cấp vào
giàn lạnh theo nhiệt độ cửa ra của giàn lạnh (do có ống cảm nhận nhiệt)
b.Chu trình làm lạnh kiểu 2.
Hình 1.17: Sơ đồ hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 2
11
Đặc điểm:
Ở chu trình làm lạnh kiểu 2 không có van bốc hơi mà thay vào đó là ống tiế
t
lưu cố định. Vì thế lượng ga cấp vào giàn lạnh không được điều tiết theo nhiệt độ cử
a
ra của giàn lạnh. Bình tích lũy được lắp sau giàn lạnh sẽ thay thế cho phin lọc và là
m
nhiệm vụ tích trữ môi chất dự trữ cho giàn lạnh.

c. Chu trình làm lạnh kiểu 3.
Hình 1.18: Sơ đồ hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 3
Đặc điểm:
Hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 3 có đặc điểm giống với chu h
ệ
thống

điện

lạnh

với

chu

trình

làm

lạnh

kiểu

1.

Chỉ

khác

là

sử

dụng

hai

hoặc nhiề
u
giàn lạnh trong hệ thống. Với cách thiết kế này đảm bảo tối ưu việc điều khiển nhiệ
t
độ ở khu vực phía trước và phía sau trong cabin, đồng thời giảm tải được cho má
y
nén.
Ở hệ thống này để điều khiển hai mạch môi chất cần phải bố trí thêm các va
n
điện từ cho giàn lạnh phía trước và phía sau.
Nguyên tắc hoạt động:
Khi bật công tắc điều hòa trước (Front A/C), dòng điện đi qua van điện từ phí
a
trước và van này mở trong khi đó dòng điện không đi qua van điện từ phía sau nên n
ó
vẫn đóng do đó môi chất chỉ tuần hoàn trong mạch phía trước.
Khi công tắc điều hòa phía sau (Rear A/C) được bật dòng điện đi qua cả va
n
điện

từ

phía

trước

và

phía

sau

nên

cả

hai

van

này

cùng

mở.

Do

vậy

môi

chất

tuầ
n
hoàn trong cả hai mạch trước và sau.
Ở một số mẫu xe mạch điều khiển hai van điện từ độc lập với nhau.
1.5.

CÁC

CỤM

THIẾT

BỊ

CHÍNH

TRONG

HỆ

THỐNG

ĐIỆN

LẠNH.
1.5.1. Máy nén (Block lạnh).
a. Chức năng:
Máy

nén

là

bộ

phận

quan

trọng

nhất

trong

hệ

thống

điện

lạnh,

nó

nhận

mô
i

chất lạnh ở trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất thấp từ giàn lạnh chuyển tới. Tại đâ
y
dòng khí này được nén lại, chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất cao v
à
được đưa tới giàn nóng.
12
Công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều d
o
máy nén quyết định. Trong quá trình làm việc tỷ số nén vào khoảng 5÷ 8,1. Tỷ số nà
y
phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh.
b. Phân loại:
Hệ thống điện lạnh ô tô sử dụng nhiều loại máy nén, tuy mỗi loại máy nén c
ó
đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau nhưng tất cả đều thực hiện cùn
g
1 chức năng .
Trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại piston-trục khuỷu nhưng loại
này
hiện nay không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó là loại máy nén piston dọc trụ
c
và máy nén cánh trượt được sử dụng rộng rãi.
Hình 1.19: Các loại máy nén.
* Máy nén loại piston .
+ Máy nén piston làm việc hai phía.
Hình 1.20: Cấu tạo máy nén loại piston
Cấu tạo:
Máy nén piston loại làm việc hai phía cấu tạo gồm 3 hoặc 5 cặp piston đặt đố
i
nhau. Một đĩa vát được gắn trên trục máy nén và đặt nghiêng một góc so với trục má

y
13
nén. Tại các cửa môi chất ra và vào trong xylanh được bố trí một van hút và một va
n
đẩy đặt ngược chiều nhau.
Nguyên lý hoạt động:
Khi trục máy nén quay, đĩa vát quay theo làm cho piston chuyển động tịnh tiế
n
sang trái hoặc sang phải.
Khi piston dịch chuyển sang trái. Áp suất trong xylanh khoang phải giảm. Á
p
suất môi chất ở ống áp suất thấp lớn hơn đẩy cho van hút mở ra, môi chất được điề
n
đầy vào trong xylanh. Đồng thời, áp suất ở ống áp suất cao sẽ đẩy cho van hút đón
g
lại không cho môi chất quay trở lại xylanh.
Trong khi đó ở phía khoang bên trái, piston dịch chuyển nén môi chất lại là
m
cho áp suất trong khoang bên trái cao. Lúc này van hút bị đóng lại ngắt đường cun
g
cấp

môi

chất

vào

trong

xylanh,

van

đẩy

mở

ra

đưa

môi

chất

bị

nén

có

suất

cao

v
à
nhiệt độ cao tới giàn nóng.
Khi piston dịch chuyển sang phải nguyên tắc hoạt động tương tự nhưng ngượ

c
lại.
Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý hoạt động
+ Máy nén piston có lưu lượng thay đổi.
Hình 1.22: Cấu tạo máy nén loại đĩa lắc.
14
Cấu tạo:
Cấu tạo của loại máy nén này gồm có các piston dịch chuyển tịnh tiến tron
g
xylanh. Một đĩa chéo được liên kết với trục của máy nén và một van điều khiển lư
u
lượng môi chất.
Nguyên lý hoạt động:
Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu được nố
i
trực

tiếp

với

trục.

Chuyển

động

quay

này

của

đĩa

chéo

được

chuyển

thành

chuyể
n
động

tịnh

tiến

của

piston

trong

xylanh

để

thực

hiện

việc

hút,

nén

và

xả

trong

mô
i
chất.
Van điều khiển thay đổi áp suất trong buồng đĩa chéo tùy theo mức độ lạnh
.
Nó làm thay đổi góc nghiêng của đĩa chéo dẫn tới thay đổi hành trình của piston đ
ể
điều khiển máy nén hoạt động một cách phù hợp.
Hình 1.23: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén loại đĩa lắc.
Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất thấp giảm xuống. Van mở ra v
ì
áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp. Áp suất của buồng á
p

suất cao tác dụng vào buồng đĩa chéo. Kết quả là áp suất tác dụng sang bên phải thấ
p
hơn áp suất tác dụng sang bên trái. Do vậy hành trình piston trở nên nhỏ hơn do đượ
c
dịch sang phải. Khi độ lạnh cao thì hoạt động ngược lại.
+ Máy nén loại cánh gạt.
Hình 1.24: Hình ảnh loại máy nén cánh gạt.
15
Hình1.25: Máy nén hai cánh gạt.
Hình 1.26: Máy nén nhiều cánh gạt.
Máy nén loại cánh gạt có dạng các cánh gạt xuyên hoặc dạng chùm cánh gạ
t
được gắn với roto máy nén. Khi roto quay các cánh sẽ quyét

tạo ra trong thân má
y
nén những khoang có áp suất thay đổi. Môi chất lạnh sẽ được đẩy từ khoang hút và
o
khoang đẩy để đi ra giàn nóng.
+Máy nén loại xoắn ốc .
Hình 1.27: Hình ảnh loại máy nén loại xoắn ốc
16
Hình 1.28: Cấu tạo của máy nén loại xoắn ốc.
Cấu tạo: Máy nén này gồm có một đường xoắn ốc cố định và một đường xoắ
n
ốc quay tròn.
Nguyên lý hoạt động: Khi máy nén hoạt động, vòng xoắn ốc di động sẽ quay
.
Chuyển

động

quay

này

sẽ

tạo

ra

giữa

đường

xoắn

ốc

cố

định

và

đường

xoắn

ố
c
những khoảng không gian trống dịch chuyển từ to tới nhỏ. Khi môi chất lạnh đượ
c
lấy từ khoang hút sẽ theo các khoảng trống đó để tới khoang đẩy để tới giàn nóng
.
Mỗi lần vòng xoắn ốc di động thực hiện quay ba vòng thì môi chất được xả ra từ cử
a
xả. Trong thực tế môi chất được xả ngay sau mỗi vòng.
+ Máy nén loại trục khuỷu (Tham khảo).
Hình 1.29: Cấu tạo máy nén loại trục khuỷu.
Ở

loại

máy

nén

trục

khuỷu

này

chuyển

động

quay

của

trục

khuỷu

sẽ

đượ
c
chuyển thành chuyển động tịnh tiến của piston. Loại này ngày nay ít được sử dụn
g
trên xe.
1.5.2. Ly hợp điện từ.
a. Chức năng:
Ly hợp từ là một thiết bị được dẫn động bằng đai để nối động cơ với máy nén
.
Nó thực hiện chức năng dẫn động hoặc dừng máy nén khi cần thiết.
17
Hình 1.30: Hình ảnh của ly hợp điện từ.
b.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm và cá
c
bộ phận khác. Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và Stator được lắp
ở
thân trước của máy nén.
Khi

ly

hợp

hoạt

động,

cuộn

dây

Stato

được

cấp

điện.

Stator

trở

thành

na
m
châm điện và hút đĩa ép để quay máy nén cùng với puli.
a) b)
Hình 1.31: Nguyên lý hoạt động của ly hợp máy nén.

a) Ly hợp máy nén ngắt b) Ly hợp máy nén hoạt động
+ Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ không được cấp điện, tiếp điểm rơ le m
ở
không cấp điện cho cuộn dây của ly hợp. Lúc này đĩa ép không được ép quay cùn
g
với

puly

máy

nén

(puly

máy

nén

quay

trơn

trên

trục).

Vì

vậy

máy

nén

không

hoạ
t
động.
+ Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ được cấp điện, hút tiếp điểm đóng lại cấ
p
điện

cho

cuộn

dây

ly

hợp.

Đĩa

ép

được

hút

ép

vào

và

chuyển

động

quay

cùng

vớ
i
puly máy nén. Trục máy nén quay, máy nén làm việc.
1.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).
a. Chức năng.
18
Chức năng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp suất v
à
nhiệt độ cao từ máy nén bơm đến ngưng tụ thành thể lỏng.
b. Cấu tạo.
Bộ

ngưng

tụ

được

cấu

tạo

bằng

một

ống

kim

loại

dài

uốn

cong

thành

nhiề
u
hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng.
Hình 1.32: Cấu tạo của giàn nóng (Bộ ngưng tụ)

1. Giàn nóng 6. Môi chất giàn nóng ra
2. Cửa vào 7. Không khí lạnh
3. Khí nóng 8. Quạt giàn nóng
4. Đầu từ máy nén đến 9. Ống dẫn chữ U.
5. Cửa ra 10. Cánh tản nhiệt
Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước két nước là
m
mát

động

cơ.

Ở

vị

trí

này

bộ

ngưng

tụ

tiếp

nhận

tối

đa

luồng

không

khí

mát

thổ
i
xuyên qua do xe đang di chuyển và do quạt gió quay hút vào.
c. Nguyên lý hoạt động:
Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới á
p
suất

và

nhiệt

độ

rất

cao

do

máy

nén

chuyển

tới.

Dòng

hơi

môi

chất

này

được

lư
u
thông

trong

ống

dẫn

đi

dần

từ

phía

trên

xuống

phía

dưới.

Nhiệt

độ

của

môi

chấ
t
truyền qua các cánh tản nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi nà

y
làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí. Nhờ đó môi chất lạnh thể hơ
i
được ngưng tụ trở thành môi chất lạnh ở thể lỏng.
Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chả
y
thoát ra từ lỗ

thoát bên dưới bộ ngưng

tụ, theo ống dẫn

đến bình chứa và tách ẩm
.
Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng t
ụ
vẫn là môi chất ở thể khí, chỉ một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng.
Ngày nay, trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nón
g
tích hợp để hóa lỏng ga tốt hơn nhằm tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh.
Trong hệ thống giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong bộ điề
u
biến (bộ chia hơi- lỏng), nên không cần bình tích lũy hoặc lọc ga.